船厂钢板堆场管理的数字化仿真

更新时间:2023-12-29 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:18462 浏览:82294

【摘 要】目前我国船厂在钢板堆场管理方面所采取的数字化仿真技术已经日趋成熟,但是还具有很大的提升空间.因此本次研究为提高数字化仿真技术在船厂钢板堆场的作用进行深入分析,对船厂钢板堆场的系统结构与对方规则等特征进行解析,以静态理念将钢板堆放的过程进行研究,并采用计算机与数据库的仿真技术建立数字化仿真模型,同时对钢板堆场管理系统的仿真软件进行编制.结果表明,这种模型能够将船厂钢板堆场的动态过程进行有效描述,能够满足我国船厂钢板堆场管理工作当中所需要的仿真数据,对钢板堆场的科学化管理能够起到巨大的作用.


【关 键 词】模型;船厂;钢板堆场;数字化;仿真

在目前我国船厂的日常管理当中,采用了很多数字化与科技化的产物,为的是加强日常管理水平,提高管理效率.在船厂当中,钢板切割中心是以制造船模式作为重点工作的重要实体中心,其中包含钢材预处理生产线、钢料切割车间及钢板堆场等部分.目前,我国物流的水平尚且无法满足船厂日常运营所需要的钢材供应,因此在船厂建立钢板堆场就显得尤为重要,能够为船厂所需的钢材原材料给予进料、分类、校平、供应以及保管等多项作用的场地,同时亦是总装化生产系统的信息流与物流的初始场所.由此可见,生产系统的信息化程度能够对工作效率产生较大的影响.

在我国大多数船厂当中,堆场管理理念尚未成熟,导致钢材卸货至船厂后,通常是凭借调度人员以往的堆放经验进行钢材的安置,不仅堆放的顺序极为混乱,不利于管理,在使用时还需要花费大量人力进行相应钢材的寻找,部分钢板在出库时如果正好处于底层,还需要进行翻板等工作,对堆场行车的负荷程度将显著增强,并在一定程度上减少了堆场的周转率.对发达国家的船厂钢板堆场技术进行研究后发现,高效率、科技含量高、合理化的堆场管理技术不单单在于运输硬件设备的高效运作以外,还取决于堆场管理信息化支撑系统,这些技术正是我国在钢板堆场管理工作之中所需要的关键技术.

1数字化堆场系统结构

在常规的钢板堆场工作当中,通常是采用辊道或平板车将钢材运至进料区,并进行堆放整理,待需要对钢板进行预处理时再将钢板运至出料区.了解这些基本流程以后,就可以开始对其建立数字化模型,将整个堆放系统进行分解,包括堆场、板堆、钢板、行车等基本元素,分别采用各自特征建立相关参数,其中包括:

(1)将钢板堆场地图的左上角作为坐标原点,y方向表示向下,x方向表示向右;Ls表示堆场长度,Bs表示宽度;(X0,Y0)为进料区的坐标,(X1,Y1)为出料区坐标;Wc代表堆场列宽,Wr代表堆场行宽;Np代表钢板数量,N代表板堆数量,Z代表场地利用率,M代表桩位数量;NH代表钢板堆场地基在不同强度以及不同堆放方式的情况下,堆场的对位极限高度与钢板数量.

(2)以IDpa表示板堆编号,以b表示板堆宽度,l表示板堆长度,ni表示钢板数量,Row表示某一钢板所在行,Col表示所在列,OutTpa表示出库时间,InTE表示最早的入库时间,InTL表示最晚的入库时间.

(3)以IDpt表示钢板的编号,lpt表示长度,bpt表示宽度,tpt表示厚度,class表示刚度,preType表示预处理的种类,OutTpt表示计划中的出库时间,IDpa表示所属的板堆编号,NArr表示到货的批次.

(4)以D表示行车距离

以平板车运输为例,钢板在进料区当中的位置将会不固定,进而使得进料区Y0与板堆Yi一致,而由于出料区具备辊道的流水线,因此同样将使得Yi等于Y1,因此对钢板进行搬运的过程可以进行科学简化,使其在x方向进行普通的一维运动,尽可能缩短行车距离.同时,由于大量的钢材持续不断的入库、出库,因此在同一个位置在不同时间可能会堆放不同规格的板堆,因此对于堆位的设置应固定长度及宽度.

另外,为缩短钢材运输船只在码头的停靠时间,可以在钢板入库时增加卸货的班次,由于出库比入库的速度较快,因此可以入库与出库时行车使用不会互相产生影响,在对钢板最早与最晚入库时间进行计算时,检测设入库时间为1d.

2静态优化模式

2.1堆放原则

(1)在一个板堆当中堆放同一天出库的钢板,以减少翻板工作量,提高场地周转率;

(2)每一个板堆当中的钢板要按照表面预处理的种类进行划分;

(3)要对每一个板堆当中预处理方式相同的钢板按照各个规格进行排序;

(4)将钢板按照出库的时间进行分堆放置,若某一批钢板的数量明显高于堆场的桩位数量,或是2堆以上的钢板数量在5以下,就需要将钢板数量较少的板堆进行合并;

(5)尽可能缩短进料区与出料区之间的卸货装货行车距离;

(6)尽量平衡每天的行车负荷.

2.2静态堆放模型机理

采用数学理论对堆场静态堆放模型进行描述,以一堆待入库的钢板按照规划好的出库计划进行分堆放置,形成办对数据库.由于每天出库钢板的数量存在差异,因此各个板堆中的钢板数量有可能存在差异,且入料点与出料点至桩位的距离不等,当板堆在不同桩位实行堆放时将会出现不同的堆放序列,从而形成不同的行车总距离.故此,钢板堆场静态模型主要描述的是由多个目标的组合及优化问题,同时也是NP问题.

2.3约束条件

(1)每个堆位的钢板具有相同的出库日期,OutTp,1i等于OutTpa;

(2)每个堆位的钢板数量在极限值以下,ni≤NH;

(3)若2堆以上的钢板数量在5以下,要将这些板堆进行合并;

(4)入库的钢板堆数要在堆场总桩位以下,N≤maxRow×maxCol;

(5)钢板不得在辊道上进行堆放;

(6)堆放情况要满足负荷的平衡及约束,dmax≤d0.

在对优化模型进行求解时,要按照约束条件的前5条将钢板进行分堆放置.通过堆场的系统结构能够得出,处于同一列的板堆位置产生变化,将不会对目标函数产生任何影响,在求解的过程当中只需要在同一行当中将板堆的位置进行改变即可.如果每一行的板堆当中设有m个桩位,采用遗传算法染色体表示各个桩位当中的板堆序列号,如果桩位数量在27以下,则可以采用26个英文字母进行编码,如果在27以上,则可以采用字母加数字的形式进行组合编码.若桩位数量为20时,染色体编码形式可采用A-T的字母编号,若进行染色体变异时,将其中任意两个位置的编号进行调换,群体选择、交叉配对处理方法以及适应度与遗传算法较为相似.

3仿真结果分析

对船厂钢板堆场进行静态模型建立后,采用计算机数据库进行仿真实验.Ls等于100m,Bs等于50m,NH等于40,具有1台堆场行车,(X1,Y1)等于(57.5,0).对其进行统计分析,钢板长度范围在6-21m之间,宽度范围在1.5-4.2m之间,因此将堆场的列宽设定为5m,行宽设定为25m.堆场内行车速度为40m/min,每日的出库工作时间为8h,采用VisualBasic作为前台的主界面语言,采用Access在后台建立数据库,进行堆场信息化管理系统的软件编制,统计共有5次货物入库,钢板总数为5625张,仿真时间50d.

对堆场管理数据模型进行优化后,dmax等于4.48km,dmin等于1.80km,相比优化前的6.40km、0.545km,行车负荷均衡性明显提高,并且优化后的行车能力能够满足钢板堆场的日常工作负荷.

结语:本次研究针对船厂钢板堆场的数字化管理模式进行研究,建立堆场的静态数据模型,并通过计算机数据库编制模式将数据进行优化,能够对目前船厂的钢板堆放过程进行有效的预测、控制以及管理,为船厂钢板堆场的管理工作提供科学化、合理化、数字化、信息化的解决措施.随着这项技术的不断完善,我国船厂钢板供应模式也会不断进化,为船厂工作提供更大的支持.